Автоматический ввод резерва для генератора

Правилами эксплуатации электроустановок определено, что восстановление энергоснабжения потребителей II категории должно происходить в течение срока, необходимого для ручного подключения резервных источников питания.

Например, трехфазных дизель-генераторов. Если в конструкции этих установок есть стартер, питающийся от АКБ 12 или 24 вольта, то процесс можно значительно ускорить, создав схему автоматического запуска генератора при отключении электричества. Она не настолько сложна, чтобы ее не мог собрать дома любой, кто отличает плоскогубцы от отвертки.

Это довольно нехитрое устройство позволит вам избежать множества неприятностей, с которыми неизбежно сталкиваются бытовые потребители электричества, отнесенные к III категории, и имеющие в домашнем хозяйстве системы, зависящие от непрерывности электроснабжения. Например, теплицу или отопительную систему теплый пол.

Общие принципы построения систем АВР

Системы, осуществляющие коммутацию источников электроснабжения, обозначаются аббревиатурой АВР – Автоматический Ввод Резерва. Принципы их построения одинаковы как для потребителей электроэнергии I, так и II категории.

• Ими должна обеспечиваться полная гальваническая развязка между двумя источниками электроснабжения – когда работает один, все фазные линии другого отключены от линии, питающей потребителя.
• Качество энергоснабжения от резервного источника не должно быть хуже, чем от основного. Как по количеству фаз, так и по номиналу токов, напряжения и мощности.

Обеспечение гальванической развязки

Самой распространенной схемой АВР, обеспечивающей простое и надежное переключение между источниками питания, является использование магнитных пускателей, имеющих два типа контактов: силовые и управляющие. Первые всегда нормально разомкнутые – при отсутствии электричества механическая связь между клеммами отсутствует. Вторые бывают как нормально разомкнутыми, так и нормально замкнутыми.

Это разделение позволяет, например, построить цепь так называемой блокировки, через которую подается напряжение на втягивающую катушку пускателя при отпущенной кнопке «Пуск». Этим свойством мы и воспользуемся для обеспечения гальванической развязки.

Для каждого источника питания берется по одному магнитному пускателю, силовые контакты которых рассчитаны на штатное значение силы тока и напряжения в сети потребителя электрической энергии. Входная группа каждого подключается к своему источнику питания – одна к линии электропередач, другая к выходу резервного генератора переменного тока, вращаемого дизельным или бензиновым ДВС. Выходные группы силовых контактов объединяются по принципу фаза к фазе.

Если линия трехфазная, то катушку соленоида магнитного пускателя – электрики ее называют «втягивающая» – лучше иметь ту, которая рассчитана на 380 вольт и включается между фазами. У ведущего контактора (он подключен к основной линии) втягивающая включается между двумя любыми входными фазами напрямую. Так решается задача определения напряжения в основной линии. Если оно отсутствует, то силовые контакты размыкаются.

Втягивающая ведомого контактора (тот, что подключен к резервной линии) подключается сложнее: первый контакт напрямую к одной из входных силовых клемм, а второй через нормально замкнутый дополнительный контакт ведущего магнитного пускателя – обычно они располагаются с обеих сторон корпуса, попарно с нормально замкнутыми. Также электротехнической промышленностью выпускается блок, в котором два нормально замкнутых и два нормально разомкнутых контакта. Он крепится на разъем, расположенный на верхней крышке корпуса магнитного пускателя.

Для случая, когда используются две независимые (подключенные к разным силовым подстанциям) электролинии, схема работает так:

1. Если в основной линии пропадает напряжение, то втягивающая катушка ведущего контактора обесточивается и его силовые контакты размыкаются.
2. Одновременно с этим его дополнительный контакт, к которому подключена одна из клемм втягивающей катушки ведомого контактора, замыкается.
3. На втягивающую катушку ведомого контактора подается напряжение, он срабатывает и замыкает силовые контакты. Потребителю подается энергия из резервного источника.
4. При появлении напряжения в основной линии ведущий контактор срабатывает, что вызывает обрыв в линии подачи напряжения на втягивающую катушку ведомого. Резервная линия отключается, а питание потребителя осуществляется от основной.

Подключение дизель-генератора к АВР

Схема подключения дизель-генератора к АВР 380 вольт отличается от рассмотренной выше маленьким дополнением. Оно состоит в том, что вам надо использовать дополнительный нормально замкнутый контакт на корпусе ведущего магнитного пускателя. Через него на клемму стартера подается +12 вольт от аккумуляторной батареи. Когда напряжение в основной линии пропадает, он замыкается, на стартер ДВС подается ток, и он проворачивает коленвал. Задачу можно было бы считать решенной, но пуск мотора на углеводородном топливе состоит из нескольких этапов.

Запуск бензинового мотора

Особенностью процесса является то, что сначала включить систему зажигания, а потом стартер, который после запуска должен быть отключен. Чтобы его реализовать, надо построить несколько цепей, проложив проводники:

1. От плюсовой клеммы АКБ до нормально замкнутого дополнительного контакта ведущего магнитного пускателя (НЗК 1).
2. От НЗК 1 до низковольтной клеммы катушки зажигания, а также соленоида, открывающего дроссельную заслонку карбюратора.
3. От НЗК 1 до нормально замкнутого дополнительного контакта ведомого магнитного пускателя (НЗК 2) до + клеммы стартера.

Схема работает следующим образом: при исчезновении напряжения в основной линии НЗК 1 замыкается; на катушку зажигания и стартер подается +12 вольт; после запуска ДВС генератор подает ток в резервную линию; ведомый магнитный пускатель срабатывает, что вызывает размыкание НЗК 2 и отключение стартера.

Запуск дизеля

В этом случае от НЗК 1 вам требуется провести на один проводник меньше: катушка зажигания у этого ДВС отсутствует. Схема работает аналогично.

Дополнительная автоматизация

Не всегда электричество пропадает надолго, бывают перерывы в одну-две минуты. В этом случае запуск резервного генератора нецелесообразен и даже вреден для него. Кроме того, двигатель может и не запуститься с первого раза. Проблему решает установка после НЗК 1 многофункционального программируемого реле времени, питающегося от +12 вольт.

Например, модели Songle SRD-12VDC-SL-C, рассчитанной на рабочий ток 10 ампер. Она может задержать подачу напряжения на срок до недели. А также производить цикл включений-выключений, длительность которых и промежутки между ними программируются простым нажатием кнопок на плате. Для удобства обращения модель оснащена четырех разрядным жидкокристаллическим дисплеем.

Как видите, создать своими руками схему автозапуска генератора не так уж и сложно. Работает она не менее надежно, чем АВР на контроллерах бренда DATACOM, стоимость которых доходит до 15 тысяч рублей.

Среди огромного разнообразия источников энергии большую популярность получили генераторы электрического тока. Такие агрегаты всё чаще применяются в загородных домах и на дачах, а также во многих других местах, где есть проблемы со светом. Именно поэтому потребители нередко приобретают качественные блоки АВР для генераторов, созданные для автоматического включения резервного питания.

Характеристика агрегата

Устройство АВР — это средство автоматического включения резервного питания, представленное в виде высококачественного генератора, вырабатывающего ток, если внезапно пропало централизованное электроснабжение. Основная задача блока состоит в том, чтобы своевременно и как можно быстрее переключать нагрузки между двумя источниками.

Некоторые модели АВР разработаны так, что все настройки потребитель должен вносить самостоятельно, но чаще всего в продаже можно встретить оборудование, работающее в автоматическом режиме. Активация устройства происходит в тот момент, когда поступает сигнал о потере напряжения. В быту использование такого агрегата имеет множество положительных отзывов.

Блок АВР запрограммирован таким образом, что его работа зависит от уровня напряжения на определённом объекте, этот пункт контролируется первичной обмоткой. Наличие специального переключателя обеспечивает надёжную изоляцию генератора от негативного воздействия переменного тока, который проникает из общей электросети. В этот промежуток времени источник бесперебойного питания находится во включенном состоянии, что гарантирует стабильную подачу временного питания всем потребителям. Слаженная работа генератора с АВР осуществляется по следующей схеме:

1. После прекращения подачи электроэнергии через блок к источнику бесперебойного питания поступает команда о начале работы.
2. Когда устройство получит ответ о том, что генератор полностью готов к выполнению своей основной функции, АВР осуществляет его соединение с домашней электросетью.
3. С возобновлением централизованной подачи тока в частный дом на автоматический ввод резерва поступает сигнал о том, что резервное устройство должно быть отключено.
4. Проводка между домашней сетью и генератором одновременно переключается в автоматическом режиме.

Если специалист обладает необходимым опытом, то он может выполнить индивидуальную настройку переключений, чтобы обеспечить электроэнергией только самые важные участки.

В качестве приоритетных объектов назначают системы отопления помещений, охлаждающее оборудование и другие схемы.

Для мощных резервных установок можно смело применять более сложные распределения электроэнергии, которые будут формировать мягкую нагрузку, плавно переходящую из синхронизированного агрегата и обратно. Сами производители утверждают, что такие генераторы всё чаще применяются в тех ситуациях, когда нужно сократить итоговую величину пиковых нагрузок.

Принцип работы

За несколько лет на рынке появилось множество разнообразных агрегатов для автоматического резервирования, которые оснащаются мощным микропроцессорным контроллером. Несмотря на огромный ассортимент, наибольшим спросом пользуются модели с управляющим реле-контроллером. Устройство непрерывно анализирует сигналы датчиков напряжения, а также своевременно обнаруживает сбой в питании и инициирует процедуру быстрого запуска генератора.

Если начинающий мастер будет рассматривать схему подключения АВР с точки зрения электротехники, то эта задача может показаться слишком сложной. Всё дело в том, что различные технические сложности и неизбежные временные задержки затрудняют мгновенное получение резервной электроэнергии. Чтобы такое оборудование прекрасно справлялось со своими основными задачами и не подводило в самый ответственный момент, нужно заранее ознакомиться с его функциональными возможностями:

1. Современные модели АВР могут использоваться не только с бензиновыми, электрическими, газовыми, но и с дизельными генераторами.
2. Пользователь всегда может выбрать наиболее подходящий тип резервной сети — однофазную или трёхфазную.
3. В системе предусмотрен постоянный контроль температуры двигателя.
4. Обеспечение полного цикла работы резервного источника: автоматизированный запуск генератора в тот момент, когда исчезло централизованное электроснабжение или уровень напряжения превысил все допустимые показатели. Предусмотрены многочисленные полезные функции, которые непрерывно контролируют работу генератора, защищают его от перегрузки. При появлении основного электричества происходит остановка и последующее охлаждение бесперебойного источника.
5. Наличие тестового еженедельного запуска генератора (мастер может настроить точную дату и время для проведения этой процедуры).
6. Удобное управление приводом воздушной заслонки.
7. Всегда можно активировать экономный режим работы оборудования.
8. Фиксированный контроль напряжения аккумуляторных батарей. Эта функция позволяет запускать генератор только при полной разрядке АКБ генератора.
9. Некоторые модели АВР обладают расширенной функциональностью для подключения вспомогательных модулей: GSM-модем, БИП.
10. Качественный счётчик, который показывает оставшееся время до проведения планового технического обслуживания.

Самостоятельное изготовление блока АВР

Качественный автоматический ввод резерва для генератора отличается высокой стоимостью, поэтому многие домашние мастера решают изготовить это устройство своими руками, используя те самые детали, что и в стандартных заводских агрегатах. Основной и самой дорогой частью является многофункциональный контроллер.

Для обеспечения силовой части мастера задействуют контакторы, которые используются для гарантированного переключения с главной линии на локальную сеть. Чтобы компактно разместить все детали, нужно подготовить довольно вместительный шкаф или же щит, который больше всего будет подходить по размеру к изготавливаемому агрегату.

Традиционная схема АВР всегда оснащается автоматизированным контролирующим механизмом, который работает за счёт нормального постоянного напряжения. Качественная реализация этой идеи возложена на блок питания. Чаще всего специалисты применяют стандартный аккумулятор повышенной мощности, так как при повышенных нагрузках маломощный агрегат быстро разряжается.

Именно блок питания контролирует уровень выходящего напряжения. Стоит отметить, что все комплектующие детали нужно покупать исключительно в проверенных торговых магазинах, отдавая своё предпочтение известным производителям. Чтобы во время сборки не допустить самых распространённых ошибок, необходимо использовать профессиональную схему АВР для генератора. Своими руками можно изготовить высококачественную модель, которая будет отвечать всем эксплуатационным требованиям.

Выбирая контроллер, необходимо проверить наличие инверсной воздушной заслонки. Этот узел особенно полезен в тех ситуациях, когда потребитель использует генератор с механической заслонкой.

Покупая прочные контакторы, нужно ориентироваться на показатели пропускной способности. Когда в оборудовании отсутствует электромеханическая защита, её нужно приобрести отдельно.

Когда все элементы есть в наличии, можно смело приступать к изготовлению АВР. Начинать нужно с монтажа всех элементов и узлов во внутренний отсек электрического щита. Этот процесс должен происходить таким образом, чтобы не образовались пересечения между проводниками, а все контакты и клеммы были легкодоступны. Далее происходит подключение силовой части и контроллеров.

Параллельное включение резервного генератора с централизованной электросетью считается недопустимым. В противном случае бесперебойный источник питания может быть сильно повреждён вплоть до полной поломки всех узлов. Чтобы оградить оборудование от столь негативных последствий, нужно приобрести специальные щиты, которые обеспечивают как ручное, так и автоматическое переключение на ввод резерва. В продаже можно встретить универсальные разновидности сильноточных коммутаторов нагрузки, а также многофункциональные автоматические регуляторы напряжения используемого генератора.

В процессе подключения обязательно учитывается наличие двух мощных кабелей, которые входят в щит автоматического резерва. Один из них должен быть рассчитан на основную сеть, а второй — на резервную линию электросети. Их поочерёдное использование обусловлено различными алгоритмами работы оборудования. Но на выходе к потребителю протягивается только один силовой кабель.

Отличительные функции

Современные блоки АВР обеспечивают автоматический запуск генератора в случае пропадания напряжения на основной линии. При этом такой агрегат управляет работой стартера, топливным клапаном, предпусковым подогревом свечи установки и приводом воздушной заслонки. Когда напряжение на основной линии восстанавливается, АВР самостоятельно отключает подачу нагрузки от генератора, за счёт чего происходит постепенное охлаждение всей установки. Помимо этого, автоматический ввод резерва отличается и другими функциями:

1. В состав блока обязательно входит зарядное устройство аккумуляторной батареи генератора.
2. Некоторые модели позволяют контролировать температуру картера двигателя бензиновой установки с целью непрерывного управления воздушной заслонкой в зависимости от уровня нагрева двигателя. Благодаря такой функции предотвращается перегрев основного рабочего узла.
3. Более дорогие модели оснащаются мощными аккумуляторами, которые хорошо справляются с большими нагрузками.
4. Блок АВР можно подключить к персональному компьютеру (интерфейс RS 485). Пользователь может выполнить точную настройку констант и параметров, которые будут считывать все текущие измерения.
5. Установка GSM-модема позволит дистанционно запускать и останавливать генератор через SMS-сообщения. Специалист может в удобное для себя время контролировать режим работы блока, а также считывать актуальные телеметрические данные.
6. Наличие встроенного байпаса. Когда из строя выходит основной управляющий контроллер, генератор можно запустить и самостоятельно.
7. Наличие кнопки «Аварийный стоп». Генератор может быть остановлен в принудительном порядке, если произошла непредвиденная ситуация.

Дополнительные временные задержки

Когда основное питание восстановлено, то небольшая задержка просто необходима, так как это позволит убедиться в достаточной нагрузке для отключения резервного источника. Чаще всего ее продолжительность варьируется от 1 до 30 минут. АВР должна автоматически обойти существующую временную задержку и вернуться к основной линии электросети. Помимо этого, оборудование нуждается в охлаждении двигателя. Всё это время система управления контролирует разгруженный мотор до полной его остановки.

Опытные мастера утверждают, что лучше всего переключать нагрузку на резервный генератор в тот момент, когда достигнуты соответствующие уровни частоты и напряжения. В редких случаях конечный потребитель хочет добиться последовательного переключения на резервный генератор.

Чтобы достичь такого эффекта от установки, нужно обустроить сразу несколько схем АВР для бесперебойного источника электроэнергии, которые срабатывают с индивидуальными временными задержками. Только в этом случае все нагрузки могут быть подключены к генератору в любом порядке. Главное, чтобы все детали были качественными и отлично выполняли поставленные задачи.

При сборке схемы автоматического ввода резерва можно выбрать три варианта. Два более простых и один посложнее.

Рассмотрим каждый из вариантов схемы поподробнее.

Простейшая схема АВР для двух однофазных вводов собирается всего лишь на одном магнитном пускателе. Для этого понадобится контактор с двумя парами контактов:

нормально разомкнутым

нормально замкнутым

Если таковых в вашем контакторе не оказалось, можно использовать специальную приставку.

Только учтите, что контакты у большинства из них не рассчитаны на большие токи. А если вы решите подключать через АВР нагрузку всего дома, то уж точно не стоит этого делать, используя блок контакты расположенные по бокам стандартных пускателей.

Вот самая простая схема АВР:

Катушка магнитного пускателя подключается на один из вводов. В нормальном режиме напряжение поступает на катушку, она замыкает контакт КМ1-1, а контакт КМ1-2 размыкается.

SF1 и SF2 в схеме – это однополюсные автоматические выключатели.

Напряжение через контактор поступает к потребителю. Дополнительно в схеме могут быть подключены сигнальные лампы. Они визуально будут показывать какой из вводов в данный момент подключен. Немного измененная схемка с лампочками:

Если напряжение на первом вводе исчезло, контактор отпадает. Его контакты КМ1-1 размыкаются, а КМ2-1 замыкаются. Напряжение начинает поступать к потребителю с ввода №2.

Если вам в нормальном режиме просто нужно проверить работоспособность схемы, то выключите автомат SF1 и смотрите как реагирует сборка. Все ли работает исправно.

Самое главное здесь изначально проконтролировать на какой ток рассчитаны эти самые нормально замкнутые и разомкнутые контакты.

При этом обратите внимание, что эту простейшую схему можно собрать двумя способами:

без разрыва ноля

с разрывом нулевого провода

Без разрыва можно применять в том случае, если у вас есть две независимые линии эл.передач или кабельных ввода, от которых вы собственно и подключаете весь дом. А вот когда резервной линией является какой-то автономный источник энергии – ИБП или генератор, то здесь придется разрывать как фазу, так и ноль.

Естественно, что все контакторы подключаются после счетчика kWh. QF – это модульные автоматы в щитке дома.

Если у вас второй источник питания подает напряжение не автоматически, например бензиновый генератор без пусковой аппаратуры. Который нужно сначала вручную завести, прогреть и только потом переключиться, то схемку можно немного изменить, добавив туда одну единственную кнопку.

За счет нее не будет происходить автоматического переключения. Вы сами выберите для этого нужный момент, нажав ее когда потребуется. Монтируется эта кнопка SB1 параллельно катушке контактора.

Когда у вас напряжение на основном вводе не исчезает на долго, а периодически пропадает и появляется (причины могут быть разными), в этом случае не желательны постоянные переключения контакторов туда-обратно. Здесь целесообразно использовать специальную приставку к контактору типа ПВИ-12 с задержкой времени.

Трехфазная схема практически аналогична однофазной.

Только особо следите за правильной фазировкой АВС. Она должна совпадать на вводе-1 с вводом-2. Иначе 3-х фазные двигатели после переключения будут крутиться в обратную сторону.

Вторая схема немного посложнее. В ней используется уже два магнитных пускателя.

Допустим, у вас есть два трехфазных ввода и один потребитель. В схеме применены магнитные пускатели с 4-мя контактами:

3 нормально разомкнутые

1 нормально замкнутый КМ1

Катушка пускателя КМ1 подключается через фазу L3 от первого ввода и через нормально замкнутый контакт КМ2. Таким образом, когда вы подаете питание на ввод №1, катушка первого пускателя замыкается и вся нагрузка подключается к источнику напряжения №1.

Второй контактор при этом отключен, так как нормально замкнутый разъем КМ1, будет в этот момент размокнут, и питание на катушку второго пускателя поступать не будет. При исчезновении напряжения на первом вводе, отпадает контактор-1 и включается контактор-2. Потребитель остается со светом.

Самый главный плюс этих схем – их простота. А минусом является то, что подобные сборки называть схемами автоматизации можно с очень большой натяжкой.

Стоит лишь исчезнуть напряжению на той фазе, которая питает катушку включения и вы легко можете получить встречное КЗ.

Можно конечно усовершенствовать всю систему, выбрав катушку контактора не на 220В, а на 380В. В этом случае будет осуществлен контроль уже по двум фазам.

Но на 100% вы все равно себя не обезопасите. А если учесть момент возможного залипания контактов, то тем более.

Кроме того, вы никак не будете защищены от слишком низкого напряжения. Пускатель №1 может отключиться, только если U на входе будет ниже 110В. Во всех остальных случаях, ваше оборудование будет продолжать получать не качественную электроэнергию, хотя казалось бы, рядом и есть второй исправный ввод.

Чтобы повысить надежность, придется усложнять схему и включать в нее дополнительные элементы:

реле напряжения

реле контроля фаз и т.п.

Поэтому в последнее время, для сборки схем АВР, все чаще стали применяться специальные реле или контроллеры — ”мозги” всего устройства. Они могут быть разных производителей и выполнять функцию не только включения резервного питания от одного источника.

Вдруг перед вами стоит более сложная задача. Например, нужно чтобы схема управляла сразу двумя вводами и вдобавок еще генератором. Причем генератор должен запускаться автоматически.

Алгоритм работы здесь следующий:

1.При неисправном вводе №1 происходит автоматическое переключение на ввод №2.
2.При отсутствии напряжения на обоих вводах осуществляется запуск генератора и переключение всей нагрузки на него.

Как и на чем реализовать подобный ввод резерва? Здесь можно применить схему АВР на базе AVR-02 от компании ФиФ Евроавтоматика.

В принципе есть смысл один раз потратиться и защитить себя и свое оборудование раз и навсегда.

Данное устройство является многофункциональным и с помощью него можно построить 8 разных схем АВР. Чаще всего применяются три из них: